1 | /*! |
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2 | \file |
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3 | \brief Models for synchronous electric drive using IT++ and BDM |
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4 | \author Vaclav Smidl. |
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5 | |
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6 | ----------------------------------- |
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7 | BDM++ - C++ library for Bayesian Decision Making under Uncertainty |
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8 | |
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9 | Using IT++ for numerical operations |
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10 | ----------------------------------- |
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11 | */ |
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12 | |
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13 | #include <itpp/itbase.h> |
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14 | #include <stat/libFN.h> |
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15 | #include <stat/emix.h> |
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16 | #include <estim/libKF.h> |
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17 | #include <estim/libPF.h> |
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18 | |
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19 | #include "pmsm.h" |
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20 | #include "simulator.h" |
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21 | |
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22 | #include <stat/loggers.h> |
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23 | |
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24 | using namespace itpp; |
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25 | //!Extended Kalman filter with unknown \c Q |
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26 | |
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27 | void set_simulator_t ( double &Ww ) { |
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28 | |
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29 | if ( t>0.0002 ) x[8]=1.2; // 1A //0.2ZP |
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30 | if ( t>0.4 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
31 | if ( t>0.6 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
32 | |
---|
33 | if ( t>0.7 ) Ww=2.*M_PI*10.; |
---|
34 | if ( t>1.0 ) x[8]=1.2; // 1A |
---|
35 | if ( t>1.2 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
36 | if ( t>1.4 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
37 | |
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38 | if ( t>1.6 ) Ww=2.*M_PI*50.; |
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39 | if ( t>1.9 ) x[8]=1.2; // 1A |
---|
40 | if ( t>2.1 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
41 | if ( t>2.3 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
42 | |
---|
43 | if ( t>2.5 ) Ww=2.*M_PI*100; |
---|
44 | if ( t>2.8 ) x[8]=1.2; // 1A |
---|
45 | if ( t>3.0 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
46 | if ( t>3.2 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
47 | |
---|
48 | if ( t>3.4 ) Ww=2.*M_PI*150; |
---|
49 | if ( t>3.7 ) x[8]=1.2; // 1A |
---|
50 | if ( t>3.9 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
51 | if ( t>4.1 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
52 | |
---|
53 | if ( t>4.3 ) Ww=2.*M_PI*0; |
---|
54 | if ( t>4.8 ) x[8]=-1.2; // 1A |
---|
55 | if ( t>5.0 ) x[8]=-10.8; // 9A |
---|
56 | if ( t>5.2 ) x[8]=-25.2; // 21A |
---|
57 | |
---|
58 | if ( t>5.4 ) Ww=2.*M_PI* ( -10. ); |
---|
59 | if ( t>5.7 ) x[8]=-1.2; // 1A |
---|
60 | if ( t>5.9 ) x[8]=-10.8; // 9A |
---|
61 | if ( t>6.1 ) x[8]=-25.2; // 21A |
---|
62 | |
---|
63 | if ( t>6.3 ) Ww=2.*M_PI* ( -50. ); |
---|
64 | if ( t>6.7 ) x[8]=-1.2; // 1A |
---|
65 | if ( t>6.9 ) x[8]=-10.8; // 9A |
---|
66 | if ( t>7.1 ) x[8]=-25.2; // 21A |
---|
67 | |
---|
68 | if ( t>7.3 ) Ww=2.*M_PI* ( -100. ); |
---|
69 | if ( t>7.7 ) x[8]=-1.2; // 1A |
---|
70 | if ( t>7.9 ) x[8]=-10.8; // 9A |
---|
71 | if ( t>8.1 ) x[8]=-25.2; // 21A |
---|
72 | if ( t>8.3 ) x[8]=10.8; // 9A |
---|
73 | if ( t>8.5 ) x[8]=25.2; // 21A |
---|
74 | |
---|
75 | x[8]=0.0; |
---|
76 | } |
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77 | |
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78 | //!Extended Kalman filter with unknown \c Q |
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79 | class EKFful_unQR : public EKFfull , public BMcond { |
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80 | public: |
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81 | //! Default constructor |
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82 | EKFful_unQR ( RV rx, RV ry,RV ru,RV rQR ) :EKFfull ( rx,ry,ru ),BMcond ( rQR ) {}; |
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83 | void condition ( const vec &Q0 ) { |
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84 | Q=diag(Q0(0,3)); |
---|
85 | R=diag(Q0(4,5)); |
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86 | }; |
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87 | /* void bayes(const vec dt){ |
---|
88 | EKFfull::bayes(dt); |
---|
89 | |
---|
90 | vec xtrue(4); |
---|
91 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
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92 | xtrue(0)=x[0]; |
---|
93 | xtrue(1)=x[1]; |
---|
94 | xtrue(2)=x[2]; |
---|
95 | xtrue(3)=x[3]; |
---|
96 | |
---|
97 | BM::ll = -0.5* ( 4 * 1.83787706640935 +log(det(P)) +xtrue* ( inv(P)*xtrue ) ); |
---|
98 | }*/ |
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99 | }; |
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100 | |
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101 | int main() { |
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102 | // Kalman filter |
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103 | int Ndat = 90000; |
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104 | double h = 1e-6; |
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105 | int Nsimstep = 125; |
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106 | int Npar = 100; |
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107 | |
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108 | dirfilelog L("exp/pmsm_mix",1000); |
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109 | //memlog L(Ndat); |
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110 | |
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111 | // SET SIMULATOR |
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112 | pmsmsim_set_parameters ( 0.28,0.003465,0.1989,0.0,4,1.5,0.04, 200., 3e-6, h ); |
---|
113 | double Ww = 0.0; |
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114 | vec dt ( 2 ); |
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115 | vec ut ( 2 ); |
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116 | vec xtm=zeros ( 4 ); |
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117 | vec xdif=zeros ( 4 ); |
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118 | vec xt ( 4 ); |
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119 | vec ddif=zeros(2); |
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120 | IMpmsm fxu; |
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121 | // Rs Ls dt Fmag(Ypm) kp p J Bf(Mz) |
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122 | fxu.set_parameters ( 0.28, 0.003465, Nsimstep*h, 0.1989, 1.5 ,4.0, 0.04, 0.0 ); |
---|
123 | OMpmsm hxu; |
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124 | mat Qt=zeros ( 4,4 ); |
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125 | mat Rt=zeros ( 2,2 ); |
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126 | |
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127 | // ESTIMATORS |
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128 | vec mu0= "0.0 0.0 0.0 0.0"; |
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129 | vec Qdiag ( "62 66 454 0.03" ); //zdenek: 0.01 0.01 0.0001 0.0001 |
---|
130 | vec Rdiag ( "100 100" ); //var(diff(xth)) = "0.034 0.034" |
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131 | mat Q =diag( Qdiag ); |
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132 | mat R =diag ( Rdiag ); |
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133 | EKFfull Efix ( rx,ry,ru ); |
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134 | Efix.set_est ( mu0, 1*eye ( 4 ) ); |
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135 | Efix.set_parameters ( &fxu,&hxu,Q,R); |
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136 | |
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137 | RV rQR("10 11", "{Q R }", "4 2 ","0 0"); |
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138 | EKFful_unQR EKU (rx,ry,ru,rQR); |
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139 | EKU.set_est ( mu0, 1*ones ( 4 ) ); |
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140 | EKU.set_parameters ( &fxu,&hxu,diag(Qdiag),diag(Rdiag) ); |
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141 | |
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142 | //QU model |
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143 | egamma Gcom(rQR);Gcom.set_parameters(ones(6),vec("1 1 1e4 1e10 1 1")); |
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144 | cout << Gcom.mean() <<endl; |
---|
145 | cout << Gcom.sample() <<endl; |
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146 | euni Ucom(rQR); Ucom.set_parameters(zeros(6),vec("60 60 0.03 1e-8 100 100")); |
---|
147 | cout << Ucom.mean() <<endl; |
---|
148 | cout << Ucom.sample() <<endl; |
---|
149 | Array<epdf*> Coms(2); |
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150 | Coms(0) = &Gcom; |
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151 | Coms(1) = &Ucom; |
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152 | emix Eevol(rQR); Eevol.set_parameters("0.5 0.5", Coms); |
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153 | cout << Eevol.sample() <<endl; |
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154 | |
---|
155 | mmix_triv evolQR(rQR,rQR,&Eevol); |
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156 | MPF<EKFful_unQR> M ( rx,rQR, evolQR, evolQR, Npar, EKU ); |
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157 | |
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158 | epdf& Efix_ep = Efix._epdf(); |
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159 | epdf& M_ep = M._epdf(); |
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160 | |
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161 | //LOG |
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162 | RV rUD("12 13 14 15", "{u_isa u_isb i_isa i_isb }", ones_i(4),zeros_i(4)); |
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163 | int X_log = L.add(rx,"X"); |
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164 | int Efix_log = L.add(rx,"XF"); |
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165 | int M_log = L.add(concat(rx,rQR),"M"); |
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166 | L.init(); |
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167 | |
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168 | for ( int tK=1;tK<Ndat;tK++ ) { |
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169 | //Number of steps of a simulator for one step of Kalman |
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170 | for ( int ii=0; ii<Nsimstep;ii++ ) { |
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171 | set_simulator_t ( Ww ); |
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172 | pmsmsim_step ( Ww ); |
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173 | }; |
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174 | // simulation via deterministic model |
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175 | ut ( 0 ) = KalmanObs[0]; |
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176 | ut ( 1 ) = KalmanObs[1]; |
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177 | dt ( 0 ) = KalmanObs[2]; |
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178 | dt ( 1 ) = KalmanObs[3]; |
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179 | |
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180 | //ESTIMATE |
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181 | Efix.bayes(concat(dt,ut)); |
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182 | // |
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183 | M.bayes(concat(dt,ut)); |
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184 | |
---|
185 | //LOG |
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186 | L.logit(X_log, vec(x,4)); //vec from C-array |
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187 | L.logit(Efix_log, Efix_ep.mean() ); |
---|
188 | L.logit(M_log, M_ep.mean() ); |
---|
189 | |
---|
190 | L.step(false); |
---|
191 | } |
---|
192 | |
---|
193 | L.step(true); |
---|
194 | //L.itsave("sim_var.it"); |
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195 | |
---|
196 | |
---|
197 | return 0; |
---|
198 | } |
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